固体氧化物电解池阴极材料及其制备方法和用途
【专利摘要】本发明提供了固体氧化物电解池阴极材料及其制备方法和用途，Sr2Fe1-xB2xB'O6材料在制备固体氧化物电解池阴极材料中的用途，其中，B2、B'为过渡金属元素，x为相对掺杂量，且0≤x≤1。利用该材料作为固体氧化物电解池的阴极材料，适合在电解池阴极侧高温高湿的环境下工作，具有结构稳定、氧化还原稳定、高混合电导、高催化活性的特点，以该材料作为阴极材料的固体氧化物电解池高温电解水蒸气的综合电化学性能较高，具有较高的电解水产氢速率。
【专利说明】固体氧化物电解池阴极材料及其制备方法和用途
【技术领域】
[0001] 本发明涉及新材料和能源【技术领域】，具体地，涉及固体氧化物电解池阴极材料及 其制备方法和用途。
【背景技术】
[0002] 固体氧化物电解池关键材料是当今能源材料领域中的研究热点，目前，最常用的 固体氧化物电解池阴极材料是金属Ni和Y稳定Zr0 2复合的多孔电极材料（Ni-YSZ)。尽管 Ni-YSZ具有很多优点（如电导率高、成本低等），但该材料在应用中存在一些尚未解决的问 题：如氧化还原稳定性差、低温下离子电导率低、高温下Ni颗粒团聚、Ni高温挥发、易受多 种杂质元素影响导致电池性能下降等等。另外，固体氧化物电解池阴极高温高湿的工作环 境使Ni-YSZ材料暴露出新问题：Ni-YSZ中的Ni颗粒更容易被氧化形成钝化层，从而使整 个电极失去活性，电池的综合性能下降，且Ni-YSZ材料在高温高湿下催化水分解的催化活 性也不够高。
[0003] 因而，关于氧化物电解池阴极材料的研究仍有待深入。
【发明内容】
[0004] 本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的 一个目的在于提出一种结构稳定、氧化还原稳定、高混合电导、高催化活性的固体氧化物阴 极材料。
[0005] 在本发明的一个方面，本发明提供了 Sr2Fei_xB2xB'06材料在制备固体氧化物电解 池阴极材料中的用途，其中，B 2、B'为过渡金属元素，X为相对掺杂量，且0 < X < 1。发明 人惊喜地发现，利用该材料作为固体氧化物电解池的阴极材料，适合在电解池阴极侧高温 高湿的环境下工作，具有结构稳定、氧化还原稳定、高混合电导、高催化活性的特点，以该材 料作为阴极材料的固体氧化物电解池高温电解水蒸气的综合电化学性能较高，具有较高的 电解水产氢速率。
[0006] 根据本发明的实施例，B2为选自Μη和Sc的任意一种，B'为选自Re、Sb、Tc、Mo、W、 Nb、Ta中的任意一种。由此，以该材料作为固体氧化物电解池的阴极材料，能够有效提高阴 极的氧化还原稳定性和催化活性，且该材料更适合在固体氧化物电解池阴极侧高温高湿的 环境下工作。
[0007] 根据本发明的实施例，B2为选自Μη和Sc的任意一种，B'为选自Mo、Nb中的任意 一种。由此，以该材料作为阴极材料的固体氧化物电解池，阴极的氧化还原稳定性、催化活 性和高温电解水蒸气的综合电化学性能较高。
[0008] 根据本发明的实施例，B2为Mn，B'为选自Mo、Nb中的任意一种。由此，该材料的 电性能较佳，以该材料作为阴极材料的固体氧化物电解池，具有较高的阴极的氧化还原稳 定性、催化活性，并获得了较高的电解水产氢速率。
[0009] 根据本发明的实施例，B2为Mn，B'为Nb。由此，该材料的电性能非常好，以该材料 作为阴极材料的固体氧化物电解池，阴极的氧化还原稳定性、催化活性较高，电解水产氢速 率较高。另外，通过掺杂Μη元素，提高了该材料在氧化性气氛下的电性能，同时由于变价元 素 Μη的作用，材料的催化活性也能得到提升。
[0010] 根据本发明的实施例，〇彡X彡〇. 2。由此，该材料的氧化还原稳定性和电导率更 高，进而以该材料作为阴极材料的固体氧化物电解池具有较高的综合电化学性能。
[0011] 在本发明的另一个方面，本发明提供了一种固体氧化物电解池阴极材料。根据本 发明的实施例，该固体氧化物电解池阴极材料具有如式1所示的组成：Sr2Fei_xB 2xB' 06 (式 1)，其中，B2、B'为过渡金属元素，0<χ<1。发明人发现，该材料作为固体氧化物电解池 阴极材料，适合在电解池阴极侧高温高湿的环境下工作，具有结构稳定、氧化还原稳定、高 混合电导、高催化活性的特点，以该材料作为阴极材料的固体氧化物电解池高温电解水蒸 气的综合电化学性能较高。
[0012] 根据本发明的实施例，B2为选自Μη和Sc的任意一种，B'为选自Re、Sb、Tc、Mo、W、 Nb、Ta中的任意一种。由此，以该材料作为固体氧化物电解池的阴极材料，能够有效提高阴 极的氧化还原稳定性和催化活性，且该材料更适合在固体氧化物电解池阴极侧高温高湿的 环境下工作。
[0013] 根据本发明的实施例，所述固体氧化物电解池阴极材料具有如式2所示的组成： Sr2Fei_x(Mn, Sc) x (Mo, Nb) 06 (式2)。由此，以该材料作为阴极材料的固体氧化物电解池，阴 极的氧化还原稳定性、催化活性和高温电解水蒸气的综合电化学性能较高。
[0014] 根据本发明的实施例，所述固体氧化物电解池阴极材料具有如式3所示的组成： Sr2Fei_xMnx(Mo,Nb)0 6 (式3)。由此，以该材料作为阴极材料的固体氧化物电解池，具有较 高的阴极的氧化还原稳定性、催化活性，并获得了较高的电解水产氢速率。
[0015] 根据本发明的实施例，所述固体氧化物电解池阴极材料具有如式4所示的组成： Sr2Fei_xMnxNb06 (式4)。根据本发明的实施例，0 < x < 0. 2。由此，以该材料为阴极材料 的固体氧化物电解池，不存在以Ni-YSZ为阴极材料的氧化物电解池存在的氧化还原稳定 性差、低温下离子电导率低、高温下Ni颗粒团聚、Ni高温挥发、易受多种杂质元素影响导致 电池性能下降等问题，且阴极的氧化还原稳定性、催化活性和高温电解水蒸气的综合电化 学性能较高，获得了较高的电解水产氢速率。
[0016] 在本发明的再一方面，本发明提供了一种制备前面所述的固体氧化物电解池阴极 材料的方法。根据本发明的实施例，该方法包括：将原料和有机溶剂加入球磨罐中，混合 球磨24小时，以便获得球磨浆料，其中，所述原料为Sr(C0 3)2、Fe203、Μη02和Nb 205的组合， Sr (C03) 2、Fe203、Mn02 和 M〇205 的组合，或 Sr (C03) 2、Fe203、Sc203 和 M〇205 的组合；于 40-60 摄氏 度下，将所述球磨浆料进行烘干，以便获得经过烘干的球磨浆料；于1150-1250摄氏度下， 将所述经过烘干的球磨浆料煅烧12-24小时，以便获得固体氧化物电解池阴极材料。发明 人发现，利用该方法能够快速有效地制备获得前面所述的固体氧化物电解池阴极材料，且 操作简单，方便快捷，易于实现规模化生产。
[0017] 根据本发明的实施例，所述有机溶剂为乙醇。由此，能够有效避免球磨过程中粉料 结块、粘壁。
[0018] 根据本发明的实施例，将31*(〇)3)2、？620 3、厘1102和恥205按摩尔比为4^:7:1的比 例加入球磨罐中，其中，X = 〇. 8-1，y = 0-0. 4,且xX2+y = 2。根据本发明的实施例，将 Sr (C03)2、Fe203、Mn02和M〇 205按摩尔比为4 % :5^ :1的比例加入球磨罐中，其中^ = 0· 8-1， y! = 0-0· 4,且 x'2+yi = 2。根据本发明的实施例，将 Sr (C03)2、Fe203、Sc20 3 和 M〇205 按摩 尔比为4 :x2 :y2 :1的比例加入球磨罐中，其中，x2 = 0· 8_l，y2 = 〇-〇· 2,且x2+y2 = 1。由此， 制备获得的固体氧化物电解池阴极材料具有较高的氧化还原稳定性、催化活性和高温电解 水蒸气的综合电化学性能，以及较高的电解水产氢速率。
[0019] 根据本发明的实施例，进一步包括：将所述经过烘干的球磨浆料煅烧之前，将所述 经过烘干的球磨浆料进行过筛处理。由此，保证粉料整体上呈蓬松分散状态，不至于因颗粒 团聚导致烧结。
【专利附图】
【附图说明】
[0020] 图1显示了根据本发明的一个实施例，Sr2FeNb06的X射线衍射谱图；
[0021] 图2显示了根据本发明的一个实施例，不同阴极材料的固体氧化物电解池的交流 阻抗谱；
[0022] 图3显示了根据本发明的一个实施例，不同阴极材料的固体氧化物电解池的循环 伏安曲线；
[0023] 图4显示了根据本发明的一个实施例，Sr2Fea8Mn Q.2Nb06粉体的X射线衍射谱图；
[0024] 图5显示了根据本发明的一个实施例，不同阴极材料固体氧化物电解池的产氢速 率测试结果；
[0025] 图6显示了根据本发明的一个实施例，Sr2Fea9Mn a pbOj；粉体的X射线衍射谱图；
[0026] 图7显示了根据本发明的一个实施例，不同阴极材料固体氧化物电解池的产氢速 率测试结果；
[0027] 图8显示了根据本发明的一个实施例，Si^Fe^Mr^MoOe粉体的X射线衍射谱图；以 及
[0028] 图9显示了根据本发明的一个实施例，Sr2Fea8Sc a2Mo06粉体的X射线衍射谱图。
【具体实施方式】
[0029] 下面详细描述本发明的实施例。下面描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发 明，而不能理解为对本发明的限制。实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文 献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均 为可以通过市购获得的常规产品。
[0030] 在本发明的一个方面，本发明提供了 Sr2Fei_xB2xB'06材料在制备固体氧化物电解 池阴极材料中的用途，其中，B 2、B'为过渡金属元素，X为相对掺杂量，且0 < X < 1。发明 人^(喜地发现，以该材料为阴极材料的固体氧化物电解池，不存在以传统Ni-YSZ为阴极材 料的氧化物电解池存在的氧化还原稳定性差、低温下离子电导率低、高温下Ni颗粒团聚、 Ni高温挥发、易受多种杂质元素影响导致电池性能下降等问题，且阴极的氧化还原稳定性、 催化活性和高温电解水蒸气的综合电化学性能较高，获得了较高的电解水产氢速率。
[0031] 根据本发明的实施例，B2为选自Μη和Sc的任意一种，B'为选自Re、Sb、Tc、Mo、W、 Nb、Ta中的任意一种。由此，以该材料作为固体氧化物电解池的阴极材料，能够有效提高阴 极的氧化还原稳定性和催化活性，且该材料更适合在固体氧化物电解池阴极侧高温高湿的 环境下工作。
[0032] 根据本发明的实施例，B2为选自Μη和Sc的任意一种，B'为选自Mo、Nb中的任意 一种。由此，以该材料作为阴极材料的固体氧化物电解池，阴极的氧化还原稳定性、催化活 性和高温电解水蒸气的综合电化学性能较高。
[0033] 根据本发明的实施例，B2为Mn，B'为选自Mo、Nb中的任意一种。由此，该材料的 电性能较佳，以该材料作为阴极材料的固体氧化物电解池，具有较高的阴极的氧化还原稳 定性、催化活性，并获得了较高的电解水产氢速率。
[0034] 根据本发明的实施例，B2为Mn，B'为Nb。由此，该材料的电性能非常好，以该材料 作为阴极材料的固体氧化物电解池，阴极的氧化还原稳定性、催化活性较高，电解水产氢速 率较高。另外，通过掺杂Μη元素，提高了该材料在氧化性气氛下的电性能，同时由于变价元 素 Μη的作用，材料的催化活性也能得到提升。
[0035] 根据本发明的实施例，0彡X彡0. 2。由此，该材料的氧化还原稳定性和电导率更 高，进而以该材料作为阴极材料的固体氧化物电解池具有较高的综合电化学性能。
[0036] 在本发明的另一个方面，本发明提供了一种固体氧化物电解池阴极材料。根据本 发明的实施例，该固体氧化物电解池阴极材料具有如式1所示的组成：Sr 2Fei_xB2xB' 06 (式 1)，其中，B2、B'为过渡金属元素，0<χ<1。发明人发现，该材料作为固体氧化物电解池 阴极材料，适合在电解池阴极侧高温高湿的环境下工作，具有结构稳定、氧化还原稳定、高 混合电导、高催化活性的特点，以该材料作为阴极材料的固体氧化物电解池高温电解水蒸 气的综合电化学性能较高。
[0037] 根据本发明的实施例，B2为选自Μη和Sc的任意一种，B'为选自Re、Sb、Tc、Mo、W、 Nb、Ta中的任意一种。由此，以该材料作为固体氧化物电解池的阴极材料，能够有效提高阴 极的氧化还原稳定性和催化活性，且该材料更适合在固体氧化物电解池阴极侧高温高湿的 环境下工作。
[0038] 根据本发明的实施例，所述固体氧化物电解池阴极材料具有如式2所示的组成： Sr2Fei_x(Mn, Sc) x (Mo, Nb) 06 (式2)。由此，以该材料作为阴极材料的固体氧化物电解池，阴 极的氧化还原稳定性、催化活性和高温电解水蒸气的综合电化学性能较高。
[0039] 根据本发明的实施例，所述固体氧化物电解池阴极材料具有如式3所示的组成： Sr2Fei_xMnx(Mo,Nb)0 6 (式3)。由此，该材料的电性能较佳，以该材料作为阴极材料的固体 氧化物电解池，具有较高的阴极的氧化还原稳定性、催化活性，并获得了较高的电解水产氢 速率。
[0040] 根据本发明的实施例，所述固体氧化物电解池阴极材料具有如式4所示的组成： 3!'和 1_鄭!￡他06(式4)。根据本发明的实施例，0；^；^0.2。由此，该材料的氧化还原稳 定性和电导率更高，以该材料为阴极材料的固体氧化物电解池，不存在以Ni-YSZ为阴极材 料的氧化物电解池存在的氧化还原稳定性差、低温下离子电导率低、高温下Ni颗粒团聚、 Ni高温挥发、易受多种杂质元素影响导致电池性能下降等问题，且阴极的氧化还原稳定性、 催化活性和高温电解水蒸气的综合电化学性能较高，获得了较高的电解水产氢速率。另外， 通过掺杂Μη元素，提高了该材料在氧化性气氛下的电性能，同时由于变价元素 Μη的作用， 材料的催化活性也能得到提升。
[0041] 在本发明的再一方面，本发明提供了一种制备前面所述的固体氧化物电解池阴极 材料的方法。根据本发明的实施例，该方法包括以下步骤：
[0042] 首先，将原料和有机溶剂加入球磨罐中，混合球磨24小时，以便获得球磨浆料，其 中，所述原料为 Sr(C03)2、Fe203、Mn02 和 Nb205 的组合，Sr(C03)2、Fe203、Mn0 2 和 M〇205 的组合， 或 Sr (C03) 2、Fe203、Sc203 和 M〇205 的组合。
[0043] 根据本发明的一个实施例，将Sr(C03)2, Fe203, Mn02, Nb205按摩尔比为4 :x :y :1的 比例加入球磨罐中，其中，χ = 0. 8-l，y = 0-0. 4,且xX2+y = 2。由此，制备获得的固体氧 化物电解池阴极材料具有较高的氧化还原稳定性、催化活性和高温电解水蒸气的综合电化 学性能，以及较高的电解水产氢速率。
[0044] 根据本发明的另一个实施例，将31*(0)3)2心203111〇 2和此205按摩尔比为4%:71: 1的比例加入球磨罐中，其中，Xi = 0. 8-l，yi = 0-0. 4,且XlX2+yi = 2。由此，制备获得的 固体氧化物电解池阴极材料具有较高的氧化还原稳定性、催化活性和高温电解水蒸气的综 合电化学性能，以及较高的电解水产氢速率。
[0045] 根据本发明的再一个实施例，将Sr(C03)2、Fe 203、Sc203和M〇20 5按摩尔比为4 :x2 : y2 :1的比例加入球磨罐中，其中，x2 = 〇· 8_1，又2 = 〇_〇· 2,且x2+y2 = 1。
[0046] 根据本发明的实施例，所述有机溶剂为乙醇。由此，能够有效避免球磨过程中粉料 结块、粘壁。
[0047] 接着，于40-60摄氏度下，将所述球磨浆料进行烘干，以便获得经过烘干的球磨浆 料。
[0048] 然后，于1150-1250摄氏度下，将所述经过烘干的球磨浆料煅烧12-24小时，以便 获得固体氧化物电解池阴极材料。
[0049] 根据本发明的实施例，进一步包括：将所述经过烘干的球磨浆料煅烧之前，将所述 经过烘干的球磨浆料进行过筛处理。由此，保证粉料整体上呈蓬松分散状态，不至于因颗粒 团聚导致烧结。
[0050] 发明人发现，利用该方法能够快速有效地制备获得前面所述的固体氧化物电解池 阴极材料，且操作简单，方便快捷，易于实现规模化生产。
[0051] 实施例1 :
[0052] 1、制备
[0053] 采用固相反应法合成双钙钛矿Sr2FeNb06 (Μη掺杂量取0)粉体，具体操作如下：。
[0054] 首先按照摩尔比 Sr (C03)2:Fe203:Nb20 5 = 4:1:1 称量所需原料 Sr (C03)2, Fe203， Nb205，接着，将称量后的原料置于尼龙球磨罐中，加入适量无水乙醇，混合球磨24小时，然 后，将球磨后的浆料置于60°C烘箱内烘干2小时，然后过筛，随后，将过筛所得到的粉体混 合物置于氧化铝坩埚内，在空气中，于1200°C下煅烧12小时，制得Sr 2FeNb06。
[0055] 2、表征
[0056] (1)用X射线衍射法研究双钙钛矿结构稳定性，制备获得的Sr2FeNb0 6的X射线衍 射谱图如图1所示。由图1可以看出，制备获得的材料具有稳定单一的Sr2FeNb0 6双钙钛矿 结构。
[0057] (2)建立实验验证Sr2FeNb06在氧化和还原气氛下的电化学性能，具体如下：
[0058] 称原料8YSZ(100g)，量取丁酮（33ml)，乙醇（70ml)，三油酸甘油酯（2ml)将上述原 料混合放入尼龙球磨罐，球磨24小时后，再向磨料中加入聚乙二醇（7. 25g)，邻苯二甲酸二 乙酯（5ml)，聚乙烯缩丁醛（lOg)，继续球磨48小时，然后，将球磨后的浆料过筛，放入真空 除泡机中搅拌除泡2小时。
[0059]称取 Sr2FeNb06 (7. 2g)、YSZ (1. 8g)、淀粉（lg)、松油醇（14. 25g)、乙基纤维素 (0. 75g)，将上述原料混匀放入球磨罐中球磨48小时后制得氢电极浆料。
[0060] 称取 LaQ.8SrQ.2Mn03(7· 2g)、YSZ(1. 8g)、淀粉（lg)、松油醇（14. 25g)、乙基纤维素 (0. 75g)，将上述原料混匀放入球磨罐中球磨48小时后制得氧电极浆料。
[0061] 将除泡后的浆料在流延设备上流延制备电解质生坯，具体地，流延制备电解质生 坯分两次流延，第一次刀高300 μ m，第二次刀高500 μ m，接下来，将流延后的电解质生坯置 于保温恒湿箱内晾干，再将晾干后的生坯放于电炉内，1450°C温度下保温5小时烧结，成片 厚度约150 μ m，将烧成的电解质片机械加工成规则的圆片（直径26. 5mm)后，在电解质片一 侧丝网印刷（丝网网孔为圆形，直径10mm)氢电极，印刷层数3层，接着，将印刷好氢电极的 电解质片在1200°C温度范围内保温2小时烧结，得到半电解池（即Sr 2FeNb06_YSZ半电解 池）。然后，在半电解池氢电极对侧丝网印刷（丝网网孔为圆形，直径l〇mm)氧电极层，丝 网印刷层数3层，随后，将印刷好氧电极的半电解池在1150°C温度下保温2小时烧结，得到 以Sr 2FeNb06作为阴极材料的固体氧化物电解池（即Sr2FeNb06_YSZ全电解池）。在电解池 两侧涂钼浆，粘钼丝，置于900°C温度下保温20min后，利用电化学工作站测试电解池电化 学性能。测试过程中，设置以Ni-YSZ材料作为阴极材料的固体氧化物电解池作为对照，其 制备方法同上。不同阴极材料的固体氧化物电解池交流阻抗谱见图2,其中，Z'表示阻抗实 部，Z"表示阻抗虚部不同阴极材料的固体氧化物电解池循环伏安曲线见图3。
[0062] 由图2和图3可以看出，在850°C下，4和!120(8)混合气氛中，相对于Ni-YSZ， Sr2FeNb06电性能的表现较好（图2),从电解池循环伏安曲线的对比也能看出Sr 2FeNb06的 优势。还原性气氛中，测得Sr2FeNb06(SFN)的电导率约为2.21S/cm。该氢电极（阴极）材 料电化学性能表现优于Ni-YSZ，说明了其可以作为新型固体氧化物电解池氢电极（阴极） 材料。
[0063] 实施例2 :
[0064] 按照实施例1的方法制备双钙钛矿Sr2Fea 8Mna 2Nb06粉体，区别在于原料组成及各 成分的摩尔比为 Sr(C03)2:Fe203:Mn02:Nb 205 = 2:0. 4:0. 2:0. 5。
[0065] 用X射线衍射法研究制备获得的Sr2Fe(l.8Mn a2Nb06粉体的双钙钛矿结构稳定性， 制备获得的Sr2Fe(l. 8Mna2Nb06粉体的X射线衍射谱图见图4。从图4可以看出，制备获得的 Sr2Fe(l.8Mna2Nb06粉体具有稳定单一的Sr 2Fea8Mna2Nb06双钙钛矿结构。
[0066] 按照实施例1的方法，以制备获得的Sr2Fea8Mna2Nb0 6为阴极材料，制备 Sr2FeQ.8MnQ.2Nb0 6-YSZ电解池，并测试其产氢速率，同时，设置Ni-YSZ作为对照。不同阴极 材料固体氧化物电解池的产氢速率测试结果见图5。由图5的结果可知，在850°C下，H 2和 H20(g)混合气氛中，Sr2FeQ.8Mn a2Nb06-YSZ电解池产氢速率能达到60ml/cm2/h以上，与传统 氢电极材料Ni-YSZ制备的电解池相当。
[0067] 实施例3 :
[0068] 按照实施例1的方法制备双钙钛矿Sr2Fea 9Μηα 粉体，区别在于原料组成及各 成分的摩尔比为 Sr(C03)2:Fe203:Mn02:Nb 205 = 2:0. 45:0. 1:0. 5。
[0069] 用X射线衍射法研究制备获得的Si^FeuMr^NbOe粉体的双钙钛矿结构稳定性， 制备获得的Sr2Fea9ΜηαiNbOe粉体的X射线衍射谱图见图6。从图6可以看出，制备获得的 Sr2Fe(l.9MnaiNb06粉体具有稳定单一的Sr 2Fea9MnaiNb06双钙钛矿结构。
[0070] 按照实施例1的方法，以制备获得的Sr2Fea9Mn a 为阴极材料，制备 Si^FeuMnuNbOe-YSZ电解池，并测试其产氢速率，同时，设置Ni-YSZ作为对照。不同阴极 材料固体氧化物电解池的产氢速率测试结果见图7。由图7的结果可知，在850°C下，H 2和 H20(g)混合气氛中，Sr2FeQ.9Mn aiNb06-YSZ电解池产氢速率能达到80ml/cm2/h以上。
[0071] 实施例4:
[0072] 按照实施例1的方法制备双钙钛矿Sr2Fea 8Μηα 2M〇06粉体，区别在于原料组成及各 成分的摩尔比为 Sr(C03)2:Fe203:Mn02:Mo 205 = 2:0. 4:0. 2:0. 5。
[0073] 用X射线衍射法研究制备获得的Sr2Fe(l.8Mn a2M〇06粉体的双钙钛矿结构稳定性， 制备获得的Sr2F e(l.8Mna2M〇06粉体的X射线衍射谱图见图8。从图8可以看出，制备获得的 Sr2Fea 8Mna 2M〇06粉体具有比较稳定单一的双钙钛矿结构。
[0074] 实施例5 :
[0075] 按照实施例1的方法制备双钙钛矿Sr2Fea 8Sca 2M〇06粉体，区别在于原料组成及各 成分的摩尔比为 Sr(C03)2:Fe203:Sc20 3:Mo205 = 2:0. 4:0. 1:0. 5。
[0076] 用X射线衍射法研究制备获得的Sr2Fea8SC(l. 2M〇06粉体的双钙钛矿结构稳定性， 制备获得的Sr2F ea8SC(l.2M〇06粉体的X射线衍射谱图见图9。从图9可以看出，制备获得的 Sr2Fea 8Sca 2M〇06粉体具有稳定单一的双钙钛矿结构。
[0077] 在本说明书的描述中，参考术语"一个实施例"、"一些实施例"、"示例"、"具体示 例"、或"一些示例"等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特 点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不 必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任 一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技 术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结 合和组合。
[0078] 尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例 性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述 实施例进行变化、修改、替换和变型。
【权利要求】
1. Sr2Fei_xB2xB' 06材料在制备固体氧化物电解池阴极材料中的用途， 其中，B2、B'为过渡金属元素，X为相对掺杂量，且0彡X彡1。
2. 根据权利要求1所述的用途，其特征在于，B2为选自Μη和Sc的任意一种，B'为选 自 Re、Sb、Tc、Mo、W、Nb、Ta 中的任意一种， 优选地，B2为选自Μη和Sc的任意一种，B'为选自Re、Sb、Tc、Mo、W、Nb、Ta中的任意 一种， 更优选地，B2为选自Μη和Sc的任意一种，B'为选自Mo、Nb中的任意一种。
3. 根据权利要求2所述的用途，其特征在于， B2为Μη, B'为选自Mo、Nb中的任意一种， 优选地，B2为Mn，B'为Nb， 任选地，0彡X彡0. 2。
4. 一种固体氧化物电解池阴极材料，其特征在于，具有如式1所示的组成： Sr2Fei_xB2xB，06 式 1 其中，B2、B'为过渡金属元素，X为相对掺杂量，且0彡X彡1。
5. 根据权利要求4所述的固体氧化物电解池阴极材料，其特征在于，B2为选自Μη和Sc 的任意一种，B'为选自Re、Sb、Tc、Mo、W、Nb、Ta中的任意一种， 优选地，所述固体氧化物电解池阴极材料具有如式2所示的组成： Sr2Fei_x (Μη, Sc) x (Mo, Nb) 06 式 2。
6. 根据权利要求5所述的固体氧化物电解池阴极材料，其特征在于，具有如式3所示的 组成： Sr2Fei_xMnx (Mo, Nb) 06 式 3， 优选地，具有如式4所示的组成： Sr2Fe1_xMnxNb06 式 4。
7. 根据权利要求6所述的固体氧化物电解池阴极材料，其特征在于，0 < X < 0. 2。
8. -种制备权利要求4-7任一项所述的固体氧化物电解池阴极材料的方法，其特征在 于，包括： 将原料和有机溶剂加入球磨罐中，混合球磨24小时，以便获得球磨浆料，其中，所述原 料为 Sr (C03) 2、Fe203、Μη02 和 Nb205 的组合，Sr (C03) 2、Fe203、Μη02 和 M〇205 的组合，或 Sr (C03) 2、 Fe203、Sc203 和 M〇205 的组合； 于40-60摄氏度下，将所述球磨浆料进行烘干，以便获得经过烘干的球磨浆料； 于1150-1250摄氏度下，将所述经过烘干的球磨浆料煅烧12-24小时，以便获得固体氧 化物电解池阴极材料， 任选地，将所述经过烘干的球磨浆料煅烧之前，将所述经过烘干的球磨浆料进行过筛 处理。
9. 根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述有机溶剂为乙醇。
10. 根据权利要求8所述的方法，其特征在于，将Sr (C03)2、Fe203、Μη02和Nb 205按摩尔 比为4 :x :y :1的比例加入球磨罐中，其中，x = (λ 8-1，y = 0-0· 4,且xX2+y = 2， 将51'(〇)3)2、？6203、]\1110 2和]\1〇205按摩尔比为4 31:71:1的比例加入球磨罐中，其中，叉1 =0· 8-1, = 〇-〇· 4,且 Xi X 2+}^ = 2, 将Sr(C03)2、Fe203、Sc20 3和M〇205按摩尔比为4 :x2 :y2 :1的比例加入球磨罐中，其中，x2 =0. 8-1，y2 = 〇-〇. 2,且 x2+y2 = 1。
【文档编号】C25B1/04GK104060292SQ201410281272
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2014年6月20日 优先权日:2014年6月20日
【发明者】马景陶, 葛奔, 艾德生, 林旭平, 邓长生 申请人:清华大学